打破遗传学法则，基因对父母也会厚此薄彼

大多数孩子会说他们对父母的爱是同样的，但有时候，即使最好的孩子都会更喜欢其中的一位家长。细胞对于DNA的态度也是如此。长久以来，人们都认为基因的两份拷贝--分别来自母亲和父亲--在个体细胞中得到的待遇是相同的。一项由美国犹他大学医学院的科学家发表的最新研究显示，大脑中的细胞常常会优先选择激活其中的一份拷贝，而不是另一份。该研究打破了经典遗传学的基础法则，提示我们基因突变可能通过新的途径来导致脑功能障碍。

这项新研究显示，在新生小鼠大脑中，这种对基因的选择性激活在至少一个区域是常规的现象。中缝背核中，约85%的基因（这些基因调控分泌调节情绪的5-羟色胺）会区别性地激活来自父母双方的拷贝。在出生10天后的幼鼠大脑中，情况就变了--除了10%的基因，其余基因来自父母双方的拷贝被同等地激活了。

这种怪现象不只在大脑中出现，在身体的其他部位，包括肝脏和肌肉组织也有这种父母双方基因拷贝激活程度不同的情况。人类体内也会出现这种现象。

“我们通常在人或动物个体的水平上讨论特性。但我们现在发现，在细胞水平，遗传学比我们所了解的要复杂得多。”这篇发表在2月23日的《Neuron》杂志的文章的高级作者，神经生物学与解剖学助理教授Christopher Gregg说，“这个新发现也许可以帮助我们理解脑功能紊乱。“

受这种非正统方法调控的基因包括精神疾病的危险因子。人类的DEAF1基因与孤独症和智力障碍有关，而在大脑的多个区域中，该基因都显示出对来自其中一个亲本的基因拷贝的选择性表达。在一项作为人类研究代替品的更为复杂的灵长类研究中，结果也表明其他很多基因，包括与亨廷顿氏舞蹈病、精神分裂、注意力缺损症以及双相障碍相关的基因，均存在这种现象。

这种基因水平的不平衡对健康的影响仍有待确定，但Gregg解释说，初步的实验结果提示它可能造成对疾病的易感性。通常，一个基因来自父母双方的两份拷贝可以起到缓冲保护作用，以防其中一份拷贝是有缺陷的。激活突变的基因拷贝而使健康的拷贝沉默--即使是暂时的--也可能在特定细胞中造成破坏性后果。

Gregg的实验室发现，转基因小鼠的一些脑细胞会优先激活突变的而不是健康的基因拷贝，该结果支持了他们的想法。计算机科学家Elliott Ferris与研究生Wei-Chao Huang共同领导了这项研究。他说：“人们通常想当然地认为一个基因的两份拷贝是相互关联的。”但相反地，现在他们有了一些意想不到的发现。“我们开发了挖掘大数据的新方法，并且发现了一些新的东西。”Huang解释道。

在这项研究中，研究者们筛选了上千个基因，确定了每个基因来自母亲的拷贝和来自父亲的拷贝被激活的相对水平后，发现很多基因的两份拷贝的表达水平是不同的。惊异于这个发现，研究者们开发了新的统计方法来严格检测结果的可信性，最后确定这些结果并不是由于技术上的人为错误，也不是由于遗传算法的噪音干扰导致的。接着，他们进一步检测了这些基因的一个子集，并直接在细胞水平观察到了小鼠和人类大脑中两份拷贝间的表达不平衡性。

Gregg和同事的结果在之前的研究基础上，详述了基因的这种厚此薄彼现象。印记基因和伴X染色体遗传基因是特定的区别性激活来自两个亲本的拷贝的基因。在体外培养细胞上的研究也证明，一些基因对于要表达哪一份拷贝的选择并不是一成不变的。本次研究的结果提示，沉默一份拷贝的做法可能是细胞在动物个体生命周期的特定时间，或在体内不同地方调整遗传程序的方法。

“我们的新发现揭示了全新的基因调控作用，这些作用会根据年龄、脑区和组织类型而造成大脑内来自两个亲本的基因拷贝的表达差异，”Gregg解释道，“这是遗传学的新观点，并且将很快成为研究的热门。”

编译：叨客

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